Ένα κιβώτιο για τα ηλεκτρικά
Οι συζητήσεις έχουν ήδη ξεκινήσει. Και, όπου υπάρχει καπνός, υπάρχει και φωτιά, ήτοι οι εξελίξεις έχουν δρομολογηθεί. Γιατί άραγε τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να περιορίζονται σε μία και μόνο σχέση μετάδοσης;Γιατί μπορούν, είναι η εύκολη απάντηση. Η ροπή του ηλεκτροκινητήρα εξαρτάται από το ρεύμα, και όχι από την ταχύτητα περιστροφής -όπως στην περίπτωση του κινητήρα εσωτερικής καύσης-, και έτσι διατηρείται σχεδόν σταθερή σε ένα μεγάλο εύρος στροφών λειτουργίας. Σε συνδυασμό με την απόδοση της μέγιστης τιμής ροπής από τις 0 σ.α.λ., είναι εφικτή η χρήση μίας και μόνο σχέσης μετάδοσης στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Η απλούστερη κατασκευή, χωρίς τις απαιτήσεις συντήρησης ενός συμβατικού κιβωτίου ταχυτήτων, η άνετη οδήγηση, απαλλαγμένη από τις διακοπές στη ροή της ροπής κατά τις αλλαγές, και η μείωση των εσωτερικών μηχανικών τριβών είναι μερικά μόνο από τα προτερήματα της εν λόγω διάταξης. Ίσως ο μοναδικός περιορισμός είναι συνήθως αυτός της τελικής ταχύτητας του αυτοκινήτου, αφού η επιλογή της μίας και μοναδικής σχέσης μετάδοσης αποτελεί ουσιαστικά ένα συμβιβασμό μεταξύ επιτάχυνσης και τελικής. Γι' αυτό, άλλωστε, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα επιδόσεων, ενώ συνήθως έχουν εντυπωσιακές τιμές επιτάχυνσης 0-100 χλμ./ώρα, παρουσιάζουν πάντοτε απόκλιση σε επίπεδο τελικής ταχύτητας σε σχέση με τα συμβατικά.
Με αυτά τα δεδομένα, δε φαντάζει διόλου περίεργο πως το πρώτο διάσημο ηλεκτροκίνητο αυτοκίνητο του 21ου αιώνα, το Tesla Roadster του 2008, είχε σχεδιαστεί αρχικά με κιβώτιο δύο σχέσεων. Στην πορεία, διάφορα προβλήματα αξιοπιστίας κατά τη διάρκεια δοκιμών εξέλιξης των πρωτοτύπων ανάγκασαν τους τεχνικούς να επιλέξουν την απλούστερη και πιο αξιόπιστη λύση της μίας σχέσης, που σήμανε το τέλος του κιβωτίου ταχυτήτων στα ηλεκτρικά τους αυτοκίνητα. Έκτοτε το κιβώτιο ταχυτήτων σαν να ξεχάστηκε, έχοντας μάλλον καταγραφεί στο συλλογικό ασυνείδητο ως ασυμβίβαστο με το ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Έξι χρόνια αργότερα, η BMW έρχεται να αποδείξει ακριβώς το αντίθετο, στο υβριδικό i8, όπου ο ηλεκτροκινητήρας δίνει κίνηση στον εμπρός άξονα μέσω ενός κιβωτίου δύο ταχυτήτων. Εδώ, ο κύριος λόγος ενσωμάτωσης περισσότερων από μίας σχέσης μετάδοσης δεν έχει να κάνει με την τελική ταχύτητα (αφού σε αμιγώς ηλεκτρική κίνηση το i8 δεν ξεπερνά τα 120 χλμ./ώρα), αλλά με την αποδοτικότητα. O βαθμός απόδοσης των ηλεκτρικών μοτέρ ξεπερνά το 90%, αλλά μπορεί να μειωθεί σε 60%-70%, ιδίως σε χαμηλές στροφές λειτουργίας. Έτσι, ο συνδυασμός με κιβώτιο ταχυτήτων αρχίζει και πάλι να φαίνεται ελκυστικός. Το θέμα είναι αν στο σύνολό τους τα προτερήματα που προσφέρει μια τέτοια λύση υπερτερούν των μειονεκτημάτων.
Δοκιμές που έγιναν με 3τάχυτα κιβώτια (από την Jaguar) έδειξαν σχεδόν 15% βελτίωση απόδοσης έναντι της απλής μετάδοσης, γεγονός που μεταφράζεται σε μεγαλύτερη αυτονομία ή στη δυνατότητα επιλογής μικρότερης μπαταρίας. Από την άλλη, αυτό σημαίνει πως για ίδια αποδοτικότητα το κιβώτιο προσφέρει βελτιωμένες επιδόσεις. Παράλληλα, όμως, προκύπτουν και ενδιαφέροντα κατασκευαστικά πλεονεκτήματα. Απλούστερα, ελαφρύτερα και φθηνότερα ηλεκτρονικά στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν, αφού ο κινητήρας μπορεί να διατηρηθεί στο βέλτιστο πεδίο απόδοσής του, όπου και παρουσιάζονται μικρότερες φθορές. Παράλληλα, ο ηλεκτρονικός έλεγχος του κιβωτίου μπορεί να βελτιστοποιήσει τις αλλαγές σε σχέση με τη μορφολογία του εδάφους (κάτι που γίνεται ήδη σε διάφορα υβριδικά αυτοκίνητα) ή να μπει αυτόματα σε ένα «safe mode» που θα οδηγήσει το αυτοκίνητο στη βάση του, όταν διαγνωστεί χαμηλή τάση μπαταρίας. Τέλος, μια «κοντή» πρώτη σχέση μετάδοσης θα μεγιστοποιήσει την ανάκτηση ενέργειας. Όσο για το πρόσθετο βάρος που συνεπάγεται η χρήση κιβωτίου; Επανερχόμενοι στο παράδειγμα της ΒΜW i8, το κιβώτιο eAxle της GKN ζυγίζει μόλις 27 κιλά και μετρά διαστάσεις 325x562x313 χλστ.
Ο Τέοντορ Γκάσμαν, αντιπρόεδρος τεχνολογίας συστημάτων μετάδοσης της GKN, δηλώνει πως «τα κιβώτια δύο σχέσεων θα βοηθήσουν τους κατασκευαστές να ενισχύσουν τα υβριδικά και ηλεκτρικά συστήματα μετάδοσης, υποστηρίζοντας παράλληλα την τάση downsizing των ηλεκτρικών μοτέρ, καθώς και μείωσης βάρους και κόστους. Η χρήση τους σε αυτοκίνητα επιδόσεων υψηλής τεχνολογίας βοηθά στη σημαντική μείωση της εκπομπής CO2». Δεν είναι, όμως, μόνο αυτός που πιστεύει στο μέλλον των κιβωτίων για ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Εταιρείες όπως η Bosch φαίνεται να συμφωνούν με αυτήν τη θέση, και μάλιστα για έναν ακόμα πολύ καλό λόγο: μέχρι το 2020 οι παγκόσμιες πωλήσεις των ηλεκτρικών αυτοκινήτων υπολογίζονται σε 2,5 εκατ., αυτές των plug-in υβριδικών σε 3 εκατ. Διόλου ευκαταφρόνητα νούμερα..._ Ν. Κ.